气体供给装置及具有其的光刻投影物镜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光刻投影物镜控制领域，特别地，涉及一种气体供给装置。此外，本发明还涉及一种包括上述气体供给装置的光刻投影物镜。
【背景技术】
[0002]光刻投影物镜是一种超精密光学系统，是光刻机的核心部件，它是影响光刻分辨力和线宽的关键。随着光刻精度的提高，对环境的要求如对环境温度、气压、洁净度等的要求，也越来越苛刻。物镜内部存在大量的热源包括各种电机及准分子激光器等，温度的变化会导致物镜焦面位置改变和影响物镜的成像质量，同时物镜内部需要密封环境及高纯、洁净的氮气防止空气进入投影物镜内部污染光学镜片，同时需要保证氮气具有恒定压力和流量，降低对光学表面面形的影响。
[0003]投影物镜内部腔室的温度环境约为22°C。目前，针对193nm激光光源，通过对环境温度在21.5°C-22.5°C范围内的10组不同环境温度的物镜系统热浸没仿真实验，得出当物镜内部腔室环境温度变化约0.0rC时，波像差最大变化0.12nm，倍率最大变化0.4ppm，畸变最大变化0.09nm。投影物镜内部腔室的气压约为:750mbar ~ 1050mbar。目前，针对193nm激光光源，根据光学设计与仿真分析的结果，倍率与气压的关系约为:倍率与气压在此范围内近似为线性关系，气压变化10pa时倍率变化了 0.64ppm，气压变化76pa时倍率变化了 0.5ppm，气压变化15.2pa时倍率变化了 0.1ppm时。由此可以看出光刻投影物镜内部气体压力、温度等参数的变化，将严重影响光刻的精度，因此，需要保证光刻投影物镜内部环境的稳定，降低对光学系统的影响。
[0004]光刻投影物镜内部气体的供气气源一般采用外部气罐的形式，其压力、流量、纯净度、温度等指标都不能够满足要求，投影物镜内部气体环境要求高纯度(氮气含量99.999999%)、颗粒度(最大 3nm)、恒定流量(12NL/H)、压力(100 ± 1pa)。
[0005]因此，亟需设计一种光刻投影物镜高纯精密气体供给装置对外部的气源进行处理，并提供给投影物镜内部腔室稳定的压力、流量、温度、洁净度的惰性气体。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种气体供给装置及具有其的光刻投影物镜，以解决现有的光刻投影物镜内部腔室的压力、流量、温度等难以有效控制的技术问题。
[0007]本发明采用的技术方案如下:
根据本发明的一个方面，提供一种气体供给装置，用于给光刻投影物镜的物镜本体内部腔室提供工作气体，气体供给装置包括:气源及供气控制管路，供气控制管路的一端连通气源，另一端用于与物镜本体的内部腔室连通；
供气控制管路包括:设于管路上的热交换器、减压阀、质量流量控制器，其中，
热交换器用于对工作气体进行热交换以调节温度；
减压阀用于对工作气体的供气压力进行调节； 质量流量控制器用于对工作气体的流量进行调节。
[0008]进一步地，供气控制管路还包括:设于管路上的过滤器，用于对工作气体的颗粒度进行过滤控制。
[0009]进一步地，供气控制管路还包括:设于管路上的纯化器，用于对工作气体的纯度进行提纯控制。
[0010]进一步地，供气控制管路还包括:设于管路上的泄压阀，用于对工作气体提供过压安全保护控制。
[0011]进一步地，供气控制管路还包括:压力传感器，设于减压阀的出口侧的管路上，用于测量经减压阀调节后的压力值，以根据压力值控制减压阀。
[0012]进一步地，减压阀包括一级减压阀和二级减压阀，一级减压阀的出口侧设有第一压力传感器，二级减压阀的出口侧设有第二压力传感器。
[0013]进一步地，热交换器包括初级热交换器和次级热交换器，其中，初级热交换器用于对工作气体进行热交换以粗略调节温度，次级热交换器用于对经初级热交换器调节后的工作气体进行热交换以精细调节温度。
[0014]进一步地，供气控制管路包括依次连接的初级热交换器、隔膜阀、一级减压阀、第一压力传感器、过滤器、二级减压阀、第二压力传感器、质量流量控制器、纯化器、泄压阀、次级热交换器，其中，
初级热交换器连通气源与隔膜阀，用于对工作气体进行热交换以粗略调节温度； 隔膜阀用于对经过初级热交换的工作气体供给进行控制；
一级减压阀用于对工作气体的供气压力进行粗略调节；
第一压力传感器用于对一级减压阀调节后的压力进行测量；
过滤器用于对工作气体的颗粒度进行过滤控制；
二级减压阀用于对工作气体的供气压力进行精细调节；
第二压力传感器用于对二级减压阀调节后的压力进行测量；
质量流量控制器用于对工作气体的流量进行调节；
纯化器用于对工作气体的纯度进行提纯控制；
泄压阀用于对工作气体提供过压安全保护控制；
次级热交换器的出口连通物镜本体的内部腔室，用于对工作气体进行热交换以精细调节温度。
[0015]根据本发明的另一方面，提供一种光刻投影物镜，包括物镜本体，物镜本体的内腔连通如上述的气体供给装置。
[0016]进一步地，物镜本体的内腔设有出气口，出气口连接限流器，用于在保证物镜本体内腔的工作气体环境的前提下，对耗气量进行约束控制。
[0017]本发明具有以下有益效果:
本发明气体供给装置及具有其的光刻投影物镜，通过对气源提供的工作气体进行处理，使得提供给物镜本体的内部腔室的工作气体的压力、流量、温度等参数稳定，其结构简单、易操作且便于维护，有效地保障了光刻投影物镜正常工作情况下环境参数稳定，且避免外部环境的污染物进入物镜本体内部以对光学系统造成污染。
[0018]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0019]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明优选实施例光刻投影物镜的结构示意图；
图2是激光照射下N2杂质不同的膜透过率对比曲线图。
【具体实施方式】
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0021]参照图1，本发明的优选实施例提供了提供一种气体供给装置，用于给光刻投影物镜的物镜本体I内部腔室提供工作气体，本实施例气体供给装置包括:气源2及供气控制管路，供气控制管路的一端连通气源2，另一端用于与物镜本体I的内部腔室连通；供气控制管路包括:设于管路上的热交换器、减压阀、质量流量控制器10，其中，热交换器用于对工作气体进行热交换以调节温度；减压阀用于对工作气体的供气压力进行调节；质量流量控制器10用于对工作气体的流量进行调节。本实施例中，工作气体为惰性气体，以防止空气进入物镜本体I内部腔室而污染光学镜片，气源2为提供惰性气体的气瓶或者气罐等装置。本实施例通过对气源2提供的工作气体进行处理，使得提供给物镜本体I的内部腔室的工作气体的压力、流量、温度等参数稳定，其结构简单、易操作且便于维护，有效地保障了光刻投影物镜正常工作情况下环境参数稳定，且避免外部环境的污染物进入物镜本体内部以对光学系统造成污染。
[0022]进一步地，供气控制管路还包括:设于管路上的过滤器7，用于对工作气体的颗粒度进行过滤控制。
[0023]进一步地，供气控制管路还包括:设于管路上的纯化器11，用于对工作气体的纯度进行提纯控制。
[0024]可选地，本实施例供气控制管路还包括:设于管路上的泄压阀12，用于对工作气体提供过压安全保护控制。当管路上的工作气体的压力值超过安全阀值，则通过泄压阀12泄压以保护物镜本体I的内部环境。
[0025]可选地，本实施例供气控制管路还包括:压力传感器，设于减压阀的出口侧的管路上，用于测量经减压阀调节后的压力值，以根据压力值控制减压阀。
[0026]可选地，参照图1，本实施例中，减压阀包括一级减压阀5和二级减压阀8，一级减压阀5的出口侧设有第一压力传感器6，二级减压阀8的出口侧设有第二压力传感器9。
[0027]可选地，参照图1，热交换器包括初级热交换器3和次级热交换器13，其中，初级热交换器3用于对工作气体进行热交换以粗略调节温度，次级热交换器13用于对经初级热交换器3调节后的工作气体进行热交换以精细调节温度。本实施例通过二级热交换控制，可以精确地对光刻投影物镜内部工作气体的温度，以保障其工作环境参数稳定。
[0028]参照图1，作为一种较佳的实施例，该供气控制管路包括依次连接的初级热交换器3、隔膜阀4、一级减压阀5、第一压力传感器6、过滤器7、二级减压阀8、第二压力传感器9、质量流量控制器10、纯化器11、泄压阀12、次级热交换器13，其中，